Linux系列： epoll 高并发的核心

2016-07-14

众所周知， epoll是Linux从Kernel 2.6开始引入的处理I/O多路复用的新方法。其相比以前的select，poll， 在处理大量开放连接的性能上有了非常大的提高。

我甚至觉得只要谈到和网络相关的高并发，在Linux下各种软件的底层都会优先使用epoll。列举几个我知道的：

鼎鼎大名的 nginx，无需介绍；

事件驱动的Node.js语言；

近几年来越来越火热的高性能key-value内存数据库redis；

使用Python开发的全栈式Web框架和异步网络库， tornado；

在Linux下，它们在处理网络I/O事件时都无一例外的使用了epoll。那么epoll到底是什么？它的高并发 能力又是如何实现的？

推荐一篇文章，讲的比较详细： linux下epoll如何实现高效处理百万句柄的

我们知道， epoll相关的系统调用很简洁，只有三个：

int epoll_create(int size);  

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);  

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);  

epoll_create是用来创建一个 epoll对象，完成一些需要的数据结构的建立；

epoll_ctl用来注册socket等到epoll，或者从epoll中移除正在被监控的socket等；

epoll_wait将注册在epoll的准备就绪的句柄返回然后就可以进行处理。

大致了解了epoll，再来说说处理并发I/O比较常见的一种模式，Reactor模式。 中心思想是将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上,同时主线程阻塞在多路复用器上； 一旦有I/O事件到来或是准备就绪，多路复用器返回并将相应I/O事件分发到对应的处理器中。

所以，从代码层面，Reactor模式的核心，是一个大的无限循环，在这个循环里，调用epoll_ctl, 将socket等注册到epoll，再调用epoll_wait,等待epoll_wait返回，然后遍历epoll_wait返回 的结果，并用对应的epoll_ctl注册的回调函数进行处理，最后回到循环的开始, 周而复始。

一些基于Reactor模式的软件或库不光能处理I/O事件，还在事件循环里加入了对定时事件的处理。

定时事件的处理，很巧妙的利用了epoll_wait的一个参数timeout，每次调用epoll_wait时， 其参数timeout就等于下次定时事件的到期时间，epoll_wait如果在timeout内有I/O事件 返回，就继续处理这些事件，如果等到timeout没有I/O事件，那么也会因为timeout到期而 返回，此时也表示有定期事件到期了，就会在下一次调用epoll_wait之前处理到期事件。

这样，我们就有能力去执行一些在将来某个时间点发生的事件，或者是一些需要周期执行的事件。

下一篇会分析一下tornado的ioloop源码，看一下tornado对上面这个Reactor模式的实现。